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Fibra ottica su un aereo
Ci sono più di cento miglia di cavi elettrici nell'aereo medio, che controllano quasi tutto, dal carrello di atterraggio alle chiamate dell'assistente di volo. Tutto quel filo di rame isolato è una grande responsabilità: è pesante, è suscettibile alle interferenze elettromagnetiche e, se non adeguatamente mantenuto, può causare guasti al sistema e incendi.
I fasci di cavi isolati sugli aerei sono pesanti e costosi da mantenere. L'invio di segnali tramite una singola linea in fibra ottica potrebbe far risparmiare centinaia di sterline e semplificare la manutenzione. (Credito: Corbis)
Ora i ricercatori della Texas A&M University di College Station hanno trovato un modo per sostituire alcuni di questi fili con la tecnologia in fibra ottica, che è più leggera del filo di rame, meno soggetta a interferenze elettromagnetiche e immune da cortocircuiti elettrici. Hanno sviluppato un nuovo interruttore ottico che potrebbe essere incorporato nei controlli della cabina di pilotaggio per gestire le operazioni che devono essere attivate o disattivate, ad esempio carrello di atterraggio, display e commutazione manuale tra serbatoi di carburante.
Attualmente, gli interruttori on-off in una cabina di pilotaggio sono collegati a fili separati che si snodano attraverso un aereo, controllando varie funzioni. Il costo di manutenzione per una tale configurazione può essere elevato, afferma Zhaoxia Xie, ricercatore del progetto Texas A&M. Se un interruttore non funziona a causa di problemi di cablaggio all'interno dell'aereo, la ricerca della linea incriminata può richiedere molto tempo e fatica, perché decine di cavi sono raggruppati insieme.
L'interruttore che Xie ha sviluppato con il compianto Henry Taylor , professore di ingegneria elettrica e informatica presso il Texas A&M, può percepire se un pulsante è stato premuto da spento a acceso. Le informazioni provenienti dal dispositivo basato su fibra potrebbero essere indirizzate a un'arteria principale in fibra, che trasporterebbe centinaia di segnali contemporaneamente. Xie dice che eliminerebbe la maggior parte dei cavi, semplificherebbe la manutenzione e taglierebbe i costi.
Il cuore del dispositivo è un elemento sensibile lungo 10 millimetri, incorporato in una fibra con un diametro di 125 micrometri. Questo sensore è composto da due specchi trasparenti e riflettenti, che consentono alla luce di entrare, riflettersi avanti e indietro tra di loro e quindi attraversarli. Quando le onde luminose rimbalzano tra gli specchi, formano schemi di interferenza che cambiano in base alla posizione degli specchi. I ricercatori hanno sfruttato questa proprietà collegando il loro interruttore a un cantilever che regola leggermente la posizione degli specchietti quando viene premuto un pulsante del cockpit. Modificando la spaziatura degli specchietti si regola il pattern di interferenza, segnalando così se l'interruttore è acceso o spento.
Sebbene gli ingegneri abbiano lavorato per anni per sostituire il cablaggio dell'aereo con la fibra, hanno avuto solo un discreto successo. Il Boeing 777, costruito a metà degli anni '90, utilizza una rete di comunicazione in fibra ottica, ma la progettazione e l'implementazione sono state più o meno un esperimento, afferma Dan Martinec, direttore tecnico delle attività industriali presso ARINC , una società di comunicazione aeronautica con sede ad Annapolis. La rete non era un sistema critico, dice. Inoltre, è stato sovraprogettato, con più margine di errore di quanto sarebbe conveniente se fosse ampiamente implementato nel settore. Tuttavia, afferma, gli aerei Boeing 787, una nuova flotta prevista per il 2007, avranno a bordo una rete di comunicazione ottica più conveniente.
Martinec è scettico sul fatto che la ricerca Texas A&M possa mai arrivare agli aerei. Ma Fazi afferma che la sostituzione dei cavi elettrici collegati agli interruttori potrebbe produrre un risparmio di peso sufficiente per rendere la tecnologia conveniente. Anche se si perde solo un paio di centinaia di sterline da un aereo, dice, è comunque significativo.
C'è ancora molto lavoro da fare per rendere lo switch ottico pronto per l'implementazione, afferma Xie. Il prossimo passo è testare la configurazione su un aereo per determinare le temperature estreme e le vibrazioni che può sopportare.